FR2688280A1 - Gas/liquid separating piston for a pressurized hydraulic damper - Google Patents

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Abstract

The gas/liquid separating piston intended to be mounted slidingly in a pressurized hydraulic damper tube comprises a dome-shaped body 14 as well as an annular extension 15 joined to the convex wall 16 of the dome and including a lateral groove 28 for an O-ring seal.

Description

Piston séparateur gaz/liquide pour un amortisseur hydraulique
pressurisé.
Gas / liquid separator piston for a hydraulic shock absorber
pressurized.

L'invention concerne un piston séparateur gaz/liquide pour un amortisseur hydraulique pressurisé, notamment de type monotube. The invention relates to a gas / liquid separator piston for a pressurized hydraulic shock absorber, in particular of the monotube type.

Un tel piston, muni d'un joint torique d'étanchéité, sépare le tube ou cylindre dans lequel il est monté à coulissement, en deux portions dont rune contient un gaz sous pression et l'autre est remplie de fluide hydraulique. Such a piston, provided with an O-ring seal, separates the tube or cylinder in which it is slidably mounted, into two portions, one of which contains a gas under pressure and the other is filled with hydraulic fluid.

Les pistons actuels, de forme générale cylindrique, sont des pièces venues de moulage et présentent habituellement un fond circulaire plan destiné à être en contact avec le gaz sous pression. Elles présentent également, ménagée dans leur paroi latérale, une gorge annulaire pour le joint d'étanchéité, ainsi que des évidements cylindriques internes concentriques et de diamètres différents. Current pistons, of generally cylindrical shape, are molded parts and usually have a flat circular bottom intended to be in contact with the gas under pressure. They also have, formed in their side wall, an annular groove for the seal, as well as concentric internal cylindrical recesses and of different diameters.

Ces pistons présentent, de par leur mode de fabrication par moulage, les matériaux habituellement employés (matériaux synthétiques) et leur structure générale cylindrique à fond plat, un risque non négligeable d'apparition de fissures internes, et une tendance à 1'ovalisation lors de la phase de refroidissement après moulage. These pistons present, by their method of manufacture by molding, the materials usually used (synthetic materials) and their general cylindrical structure with a flat bottom, a significant risk of the appearance of internal cracks, and a tendency to ovalization during the cooling phase after molding.

L'invention vise à apporter une solution plus satisfaisante à ces problèmes. The invention aims to provide a more satisfactory solution to these problems.

Un but de Invention est d'obtenir, après moulage, une déformation moindre du piston pour réduire de façon significative l'ovalisation de l'ensemble. An object of the invention is to obtain, after molding, less deformation of the piston to significantly reduce the ovalization of the assembly.

L'invention a encore pour but de minimiser le risque d'apparition de fissures dans le piston. The invention also aims to minimize the risk of the appearance of cracks in the piston.

Un autre but de Invention est d'obtenir à la fois une meilleure distribution de la charge dans un matériau synthétique composite avantageusement utilisé pour ce type de piston et une optimisation du rapport entre la masse du piston et sa résistance mécanique. Another object of the invention is to obtain both a better distribution of the load in a composite synthetic material advantageously used for this type of piston and an optimization of the ratio between the mass of the piston and its mechanical resistance.

L'invention a encore pour but d'obtenir un tel piston permettant d'utiliser l'amortisseur avec un volume gazeux plus important tout en autorisant un montage du piston à pression gazeuse plus élevée.  Another object of the invention is to obtain such a piston making it possible to use the damper with a larger gas volume while allowing mounting of the piston at higher gas pressure.

L'invention propose donc un piston séparateur ayant une structure radicalement différente de celle connue jusqu'à maintenant. The invention therefore provides a separating piston having a structure radically different from that known up to now.

Selon une caractéristique générale de l'invention, le piston séparateur gaz/liquide comprend un corps en forme de dôme ainsi qu'une extension annulaire raccordée à la paroi convexe du dôme et comportant une gorge latérale annulaire. According to a general characteristic of the invention, the gas / liquid separating piston comprises a dome-shaped body as well as an annular extension connected to the convex wall of the dome and comprising an annular lateral groove.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le piston est sensiblement de révolution, la section longitudinale du dôme, située dans un plan perpendiculaire à sa base et contenant l'axe de révolution, étant une partie d'un anneau sensiblement circulaire. According to one embodiment of the invention, the piston is substantially of revolution, the longitudinal section of the dome, located in a plane perpendicular to its base and containing the axis of revolution, being a part of a substantially circular ring.

En variante, cette section longitudinale peut être une partie d'un anneau sensiblement elliptique. Dans ce cas, le rapport de la hauteur du dôme sur le diamètre externe de sa base est avantageusement compris entre 0, 20 et 1. Alternatively, this longitudinal section may be part of a substantially elliptical ring. In this case, the ratio of the height of the dome to the external diameter of its base is advantageously between 0, 20 and 1.

La section longitudinale du dôme comprend de préférence un segment de couronne de fond, raccordé respectivement à ses deux extrémités à deux segments de couronne latéraux, symétriques par rapport à l'axe de révolution du dôme, le segment de couronne de fond ainsi que les deux segments latéraux étant respectivement inscrits extérieurement dans deux cercles de diamètres différents. The longitudinal section of the dome preferably comprises a bottom crown segment, connected respectively at its two ends to two lateral crown segments, symmetrical with respect to the axis of revolution of the dome, the bottom crown segment as well as the two lateral segments being respectively inscribed externally in two circles of different diameters.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'extension annulaire du piston comporte une partie cylindrique raccordée à la paroi convexe du dôme, s'étendant sensiblement perpendiculairement à la base de celui-ci et prolongée sensiblement d'équerre par une couronne latérale inférieure s'étendant à l'opposé du sommet du dôme; cette extension annulaire comporte par ailleurs une couronne latérale supérieure, raccordée à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique, et s'étendant sensiblement parallèlement à la couronne latérale inférieure pour ménager avec cette dernière et la partie cylindrique, ladite gorge latérale annulaire, et pour ménager avec la paroi convexe du dôme, située entre la couronne latérale supérieure et la base de celui-ci, un évidement. According to one embodiment of the invention, the annular extension of the piston comprises a cylindrical part connected to the convex wall of the dome, extending substantially perpendicular to the base thereof and extended substantially square by a lateral crown lower extending opposite the top of the dome; this annular extension also comprises an upper lateral crown, connected to the convex wall of the dome in the vicinity of the foot of the cylindrical part, and extending substantially parallel to the lower lateral crown to provide with the latter and the cylindrical part, said groove lateral annular, and to provide with the convex wall of the dome, located between the upper lateral crown and the base thereof, a recess.

Ainsi, le piston, monobloc et venu de moulage, possède une épaisseur sensiblement uniforme de matériau, tel qu'un matériau synthétique composite chargé de fibres de verre, ce qui favorise la non apparition de fissures.Thus, the piston, integral and molded, has a substantially uniform thickness of material, such as a composite synthetic material loaded with glass fibers, which promotes the non-appearance of cracks.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de l'exemple de réalisation nullement limitatif décrit ci-après et des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une coupe longitudinale schématique partielle d'un amortisseur hydraulique pressurisé monotube, et,
- les figures 2 à 4 illustrent plus en détail un piston séparateur selon l'invention.
Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the nonlimiting exemplary embodiment described below and the attached drawings in which
FIG. 1 is a partial schematic longitudinal section of a monotube pressurized hydraulic shock absorber, and,
- Figures 2 to 4 illustrate in more detail a separator piston according to the invention.

Tel qu'il est illustré sur la figure 1, l'amortisseur hydraulique télescopique monotube comprend un cylindre 1 fixé à l'une de ses extrémités par un oeillet 2. Un piston séparateur gaz/liquide 3, monté libre à coulissement dans le cylindre 1, est muni d'un joint torique d'étanchéité 4 et sépare le cylindre en deux portions. Une portion 5 contient un gaz sous pression et l'autre portion 6 est remplie de fluide hydraulique. Un autre piston 7 est fixé à l'extrémité d'une tige 8 dont le déplacement dans le cylindre 1 est guidé par le guide 9 fixé au cylindre et associé à un autre joint d'étanchéité 10. As illustrated in FIG. 1, the monotube telescopic hydraulic damper comprises a cylinder 1 fixed at one of its ends by an eyelet 2. A gas / liquid separator piston 3, mounted to slide freely in the cylinder 1 , is fitted with an O-ring seal 4 and separates the cylinder into two portions. A portion 5 contains a gas under pressure and the other portion 6 is filled with hydraulic fluid. Another piston 7 is fixed to the end of a rod 8 whose movement in the cylinder 1 is guided by the guide 9 fixed to the cylinder and associated with another seal 10.

L'extrémité extérieure de la tige 8 est fixée à un deuxième oeillet de fixation, non représenté ici à des fins de simplification. The outer end of the rod 8 is fixed to a second fixing eyelet, not shown here for the sake of simplification.

L'amortisseur est complété par un protecteur 11 solidaire de la tige 8 et venant coiffer une partie du cylindre 1. The damper is completed by a protector 11 secured to the rod 8 and covering a part of the cylinder 1.

Pour assurer le fonctionnement de l'amortisseur, le piston 7 comporte des passages permanents 12 pour le fluide hydraulique, coopérant avec un système de clapet 13. To ensure the functioning of the damper, the piston 7 has permanent passages 12 for the hydraulic fluid, cooperating with a valve system 13.

Tel qu'illustré sur les figures 3 à 5, le piston séparateur 3 comprend un corps en forme de dôme 14 ainsi qu'une extension annulaire 15, raccordée à la paroi convexe 16 du dôme qui est propre à être en contact avec le gaz sous pression contenu dans le cylindre de l'amortisseur. Par conséquent, une fois monté dans le cylindre, la face concave 17 du dôme 14 est en contact avec le fluide hydraulique. As illustrated in FIGS. 3 to 5, the separating piston 3 comprises a dome-shaped body 14 as well as an annular extension 15, connected to the convex wall 16 of the dome which is suitable for being in contact with the gas under pressure contained in the shock absorber cylinder. Consequently, once mounted in the cylinder, the concave face 17 of the dome 14 is in contact with the hydraulic fluid.

Bien que le dôme 14, de révolution, puisse être sensiblement inscrit dans une sphère, sa section longitudinale (figure 2) située dans un plan contenant l'axe de révolution Ax et perpendiculaire à la base 18 du dôme, est formée ici d'une partie d'un anneau sensiblement elliptique.  Although the dome 14, of revolution, can be substantially inscribed in a sphere, its longitudinal section (Figure 2) located in a plane containing the axis of revolution Ax and perpendicular to the base 18 of the dome, is formed here of a part of a substantially elliptical ring.

Plus précisément, cette section longitudinale comprend un segment de couronne de fond 19, symétrique par rapport à l'axe de révolution Ax et raccordée respectivement à ses deux extrémités Pa,
Pb à deux segments de couronne latéraux 20, également symétriques par rapport à l'axe Ax.
More precisely, this longitudinal section comprises a bottom ring segment 19, symmetrical with respect to the axis of revolution Ax and connected respectively to its two ends Pa,
Pb with two lateral crown segments 20, also symmetrical with respect to the axis Ax.

Les deux points Pb délimitant intérieurement le segment de couronne 19 sont séparés ici d'une distance D de 16 mm. Le segment de couronne 19 s'inscrit dans un cercle de centre O et de rayon externe
R2 égal sensiblement à 22 mm tandis que la paroi interne de ce segment de couronne s'inscrit dans un cercle également de centre O et de rayon R4 sensiblement égal à 20 mm.
The two points Pb internally delimiting the crown segment 19 are separated here by a distance D of 16 mm. Crown segment 19 is inscribed in a circle with center O and external radius
R2 substantially equal to 22 mm while the inner wall of this crown segment is also part of a circle with center O and radius R4 substantially equal to 20 mm.

Les deux segments de couronne latéraux 20 s'inscrivent quant à eux extérieurement dans deux cercles de rayon R1 de l'ordre de 17 mm et de centres respectifs Oa et Ob, et intérieurement dans deux cercles de rayon R3 de l'ordre de 14 mm et de centres respectifs Oc et Od. The two lateral crown segments 20 are inscribed externally in two circles of radius R1 of the order of 17 mm and of respective centers Oa and Ob, and internally in two circles of radius R3 of the order of 14 mm and from respective centers Oc and Od.

Les dimensions indiquées ici le sont naturellement à titre d'exemple. D'une facon générale, l'utilisation de rayons différents dans lesquels s'inscrivent intérieurement et extérieurement les segments de couronne latéraux et de fond conduisent à une légère variation d'épaisseur centre ces segments. Néanmoins cette variation n'est pas préjudiciable à l'uniformité d'épaisseur avantageusement recherchée pour le dôme pour des raisons de fabrication, de résistance mécanique et d'étanchéité au gaz. The dimensions indicated here are naturally by way of example. In general, the use of different spokes in which are inscribed internally and externally the lateral and bottom crown segments lead to a slight variation in thickness between these segments. However, this variation is not detrimental to the uniformity of thickness advantageously sought for the dome for reasons of manufacturing, mechanical resistance and gas tightness.

L'extension annulaire 15 comporte une partie cylindrique 21 raccordée à la paroi convexe du dôme au niveau des segments de couronne latéraux 20. Cette partie 21, inscrite extérieurement dans un cylindre de révolution autour de l'axe Ax d'un diamètre de l'ordre de 27,9 mm, se raccorde par des arrondis à une couronne latérale inférieure 22 s'étendant sensiblement d'équerre par rapport à la partie cylindrique 21 à l'opposé du sommet S du dôme, c'est à dire sensiblement parallèlement à la base 18 du dôme. The annular extension 15 comprises a cylindrical part 21 connected to the convex wall of the dome at the level of the lateral crown segments 20. This part 21, inscribed externally in a cylinder of revolution around the axis Ax with a diameter of the order of 27.9 mm, is connected by rounds to a lower lateral ring 22 extending substantially square with respect to the cylindrical part 21 opposite the apex S of the dome, that is to say substantially parallel to base 18 of the dome.

L'extension annulaire 15 se compose par ailleurs d'une couronne latérale supérieure 23 raccordée également à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique 21. Cette couronne latérale supérieure 23 s'étend parallèlement à la couronne latérale inférieure 22 et ménage avec la paroi convexe du dôme située entre cette couronne supérieure 23 et la base 18 du dôme, un évidement 24. The annular extension 15 furthermore consists of an upper lateral crown 23 also connected to the convex wall of the dome in the vicinity of the base of the cylindrical part 21. This upper lateral crown 23 extends parallel to the lower lateral crown 22 and cleaning with the convex wall of the dome located between this upper crown 23 and the base 18 of the dome, a recess 24.

Cet évidement 24 permet d'obtenir une épaisseur sensiblement uniforme de matériau (de l'ordre de 2 mm) dans l'ensemble du piston, ce qui est particulièrement avantageux pour un tel piston venu monobloc de moulage, composé d'une façon générale d'un matériau synthétique composite, et en particulier de polyamide renforcé de fibres de verre. Ceci contribue ainsi à favoriser la non apparition de fissures internes dans le matériau synthétique. This recess 24 makes it possible to obtain a substantially uniform thickness of material (of the order of 2 mm) in the whole of the piston, which is particularly advantageous for such a piston which is made in one piece from molding, generally composed of '' a composite synthetic material, and in particular of polyamide reinforced with glass fibers. This thus contributes to promoting the non-appearance of internal cracks in the synthetic material.

Par ailleurs, une telle uniformité d'épaisseur de matériau obtenue par cette structure d'ensemble nouvelle et originale, permet également de supprimer des excédents de matière inutiles et d'optimiser ainsi la masse du piston par rapport à la résistance mécanique qui lui est nécessaire notamment lors de son montage dans le cylindre. Furthermore, such uniformity of material thickness obtained by this new and original overall structure also makes it possible to remove unnecessary excess material and thus to optimize the mass of the piston with respect to the mechanical resistance which it requires. especially when it is mounted in the cylinder.

Comme le montre le détail B illustré à plus grande échelle sur la figure 3, la paroi convexe du dôme forme au voisinage de la base de celui-ci une jupe cylindrique 25 qui s'inscrit, ainsi que les parois latérales d'extrémités 26 et 27 des couronnes latérales inférieure 22 et supérieure 23, dans un cylindre d'axe Ax et de diamètre sensiblement égal d'une façon générale au diamètre interne du cylindre 1 de l'amortisseur (au jeu près), et pris ici égal à 35,8 mm. As shown in detail B illustrated on a larger scale in FIG. 3, the convex wall of the dome forms in the vicinity of the base thereof a cylindrical skirt 25 which fits, as well as the lateral end walls 26 and 27 of the lower 22 and upper 23 side rings, in a cylinder of axis Ax and of diameter substantially equal in general to the internal diameter of the cylinder 1 of the shock absorber (except for play), and taken here equal to 35, 8 mm.

Le piston 3, de révolution autour de l'axe Ax, est ainsi susceptible de coulisser à contact à l'intérieur du tube de l'amortisseur dans lequel il est monté, par l'intermédiaire de la jupe cylindrique 25 et des parois latérales 26 et 27. The piston 3, of revolution around the axis Ax, is thus capable of sliding in contact inside the tube of the damper in which it is mounted, by means of the cylindrical skirt 25 and the side walls 26 and 27.

Le joint torique d'étanchéité 4 est par ailleurs logé dans la gorge annulaire 28 limitée par la paroi latérale externe 30 de la partie cylindrique 21 ainsi que par les deux parois planes respectives en regard 31, 32 des deux couronnes latérales inférieure 22 et supérieure 23. The O-ring seal 4 is moreover housed in the annular groove 28 limited by the external lateral wall 30 of the cylindrical part 21 as well as by the two respective planar facing walls 31, 32 of the two lower lateral crowns 22 and upper 23 .

Bien que la demanderesse ait observé qu'un rapport de la hauteur
H du dôme sur le diamètre externe de sa base 18 compris entre environ 0, 20 et 1, réduisait davantage l'ovalisation résiduelle ainsi que la prévention des fissures, il a été considéré préférable, après de nombreux essais, d'envisager un rapport compris entre environ 0, 35 et environ 0, 40 ce qui conduit à une solution optimale.
Although the Applicant has observed that a ratio of the height
H of the dome on the external diameter of its base 18 between approximately 0, 20 and 1, further reduced the residual ovalization as well as the prevention of cracks, it was considered preferable, after numerous tests, to consider a ratio understood between about 0.35 and about 0.40 which leads to an optimal solution.

La base annulaire 18 du dôme présente en outre quatre ouvertures 29 (comme illustré sur la vue de dessous représentée sur la figure 4) d'une largeur d'environ 1 mm, diamétralement opposées deux à deux et assurant un effet anti-ventouse du piston. The annular base 18 of the dome also has four openings 29 (as illustrated in the bottom view shown in FIG. 4) with a width of approximately 1 mm, diametrically opposite in pairs and ensuring an anti-suction effect of the piston .

La structure générale du piston selon l'invention a ainsi permis notamment de réduire de façon satisfaisante l'ovalisation du pourtour, lors du refroidissement après moulage; une réduction de l'ordre de 50 % par rapport aux structures actuelles a pu être observée pour l'exemple préférentiel décrit ci avant.  The general structure of the piston according to the invention has thus made it possible in particular to satisfactorily reduce the ovalization of the periphery, during cooling after molding; a reduction of around 50% compared to current structures could be observed for the preferred example described above.

Claims (9)

REVENDICATlONS 1. Piston séparateur gaz/liquide destiné à être monté à coulissement dans un tube d'amortisseur hydraulique pressurisé, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (14) en forme de dôme ainsi qu'une extension annulaire (15) raccordée à la paroi convexe (16) du dôme et comportant une gorge latérale annulaire (28). 1. Gas / liquid separator piston intended to be slidably mounted in a pressurized hydraulic damper tube, characterized in that it comprises a body (14) in the shape of a dome as well as an annular extension (15) connected to the convex wall (16) of the dome and comprising an annular lateral groove (28). 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution (Ax), la section longitudinale du dôme, située dans un plan contenant cet axe de révolution et perpendiculaire à sa base, étant une partie d'un anneau sensiblement circulaire. 2. Piston according to claim 1, characterized in that it is substantially of revolution around an axis of revolution (Ax), the longitudinal section of the dome, located in a plane containing this axis of revolution and perpendicular to its base , being a part of a substantially circular ring. 3. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution, la section longitudinale du dôme, située dans un plan contenant l'axe de révolution et perpendiculaire à sa base, étant une partie d'un anneau sensiblement elliptique. 3. Piston according to claim 1, characterized in that it is substantially of revolution around an axis of revolution, the longitudinal section of the dome, located in a plane containing the axis of revolution and perpendicular to its base, being part of a substantially elliptical ring. 4. Piston selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rapport de la hauteur (H) du dôme sur le diamètre externe de sa base est compris entre environ 0, 20 et 1. 4. Piston according to claim 3, characterized in that the ratio of the height (H) of the dome to the external diameter of its base is between approximately 0, 20 and 1. 5. Piston selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section longitudinale du dôme comprend un segment de couronne de fond (19) raccordé respectivement à ses deux extrémités (Pa, Pb) à deux segments de couronnes latéraux (20), symétriques par rapport à l'axe de révolution Ax du dôme. 5. Piston according to claim 4, characterized in that the longitudinal section of the dome comprises a bottom crown segment (19) connected respectively at its two ends (Pa, Pb) to two symmetrical lateral crown segments (20) relative to the axis of revolution Ax of the dome. 6. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'extension annulaire (15) comporte une partie cylindrique (21) raccordée à la paroi convexe du dôme, s'étendant sensiblement perpendiculairement à la base (18) du dôme, prolongée sensiblement d'équerre par une couronne latérale inférieure (22), s'étendant à l'opposé du sommet du dôme, ainsi qu'une couronne latérale supérieure (23), raccordée à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique, et s'étendant sensiblement parallèlement à la couronne latérale inférieure pour ménager avec cette dernière et la partie cylindrique (21), ladite gorge annulaire (28), et pour ménager avec la paroi convexe du dôme, située entre la couronne latérale supérieure (23), et la base (18) du dôme, un évidement (24). 6. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the annular extension (15) comprises a cylindrical part (21) connected to the convex wall of the dome, extending substantially perpendicular to the base (18) of the dome, extended substantially square by a lower lateral crown (22), extending opposite the top of the dome, as well as an upper lateral crown (23), connected to the convex wall of the dome in the vicinity of the foot of the cylindrical part, and extending substantially parallel to the lower lateral crown to form with the latter and the cylindrical part (21), said annular groove (28), and to form with the convex wall of the dome, situated between the crown upper side (23), and the base (18) of the dome, a recess (24). 7. Piston selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi convexe du dôme forme au voisinage de la base de celui-ci une jupe cylindre (25) apte à coulisser à contact à l'intérieur du tube dans lequel est monté le piston, tandis que les parois latérales d'extrémité respectives (26, 27) des couronnes latérales inférieure et supérieure (22, 23) sont cylindriques et s 'inscrivent, avec la jupe cylindrique (25), dans un même cylindre. 7. Piston according to claim 6, characterized in that the convex wall of the dome forms in the vicinity of the base thereof a cylinder skirt (25) capable of sliding in contact inside the tube in which the piston is mounted , while the respective end side walls (26, 27) of the lower and upper side rings (22, 23) are cylindrical and are inscribed, with the cylindrical skirt (25), in the same cylinder. 8. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est monobloc venu de moulage. 8. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that it is in one piece from molding. 9. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé d'un matériau synthétique composite, en particulier du polyamide renforcé de fibres de verre.  9. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that it is composed of a composite synthetic material, in particular polyamide reinforced with glass fibers.
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